1. 风能太阳能的问题:

1.1. 太阳能成本已经极低, 研发重点已经不是提高有光照时的发电量.

沙特太阳能成本可以做到1美分一度电.

甘孜州200MW正斗一期项目, 光伏上网电价低到0.148人民币一度电

火电成本需要0.2人民币一度电.

1.2. 关键问题是储能

深圳一年中太阳能能够发电的时间不到1300小时, 占一年总时间不到30%.

风电比太阳能略强, 同样少于30%.

阴晴频繁变化的天气下, 对电网冲击大.

受此限制, 中国在2019年的风能太阳能发电量仅相当于1.92亿吨标煤发电量, 只占12.5%.

急需解决储能问题.

2. 如何解决储能问题:

2.1. 火电厂补充路线?

煤炭火力发电与风能太阳能的相性差.

煤炭火力发电站无法灵活调整输出.

较先进的发电站也只能在40%~100%的区间内调节, 且低输出的工况下能耗会提升10%~20%.

天然气气电调节灵活, 具备频繁启停能力, 在目前是较为可行的方案.

2.2. 地形储能路线?

低成本的抽水储能和岩洞压缩空气储能, 由于地理位置限制无法实际推广.

2.3. 电池储能路线?

电池储能成本高, 没有经济性.

电池产量低, 全世界1年的电池产量, 无法满足东京1天的供电量.

即使产量足够, 不记成本, 地球上的矿物能否支撑我们做出足够的电池?

2.4. 题外话: 削峰填谷套利的可行性

珠三角谷电0.3人民币, 峰电1.3人民币.

存1度电的成本, 能否小于峰谷差价?

如果这个生意能够做起来规模, 将会导致峰谷差价进一步降低, 反而导致削峰填谷亏损?

这门生意是否存在悖论?

3. 一些碳中和路线的现实

3.1. 使用二氧化碳制作化学品

如果我们能够完全由空气中捕获CO2制作塑料/沥青等化学品, 不从石油化工中获取, 能有效减少空气中的二氧化碳吗?

当前石油只有13%用于制作化学品, 87%的石油作为燃料.

即使我们所需的化学品完全由空气获取, 消耗的CO2量仍然远小于我们燃烧石油产生的CO2排放量(此外还有煤炭等来源).

3.2. 碳捕集利用与封存技术

把工厂生产过程中排放的二氧化碳进行捕获提纯, 在投入到新的生产过程中, 或者封存(如注入地底封存).

从工厂排放中捕集成本高: 天然气制氢工厂, 如果要实现90%的CO2捕获, 需要增加建设运行成本50%(从尾气中提纯CO2的成本占70%, 传输到注入口的成本占15%, 压入地底的成本占15%).
从自然环境中捕集难度大: 对自然界中的二氧化碳难以捕集, 有机胺等捕获剂腐蚀性强.
无法彻底固碳: 存储后的二氧化碳终究需要被释放.

3.3. 提升能效

提升能效带来的节省小于发展带来的碳排放提升.

中国20年来能效提升很多, 但碳排放总量依旧上升.

2000年中国煤耗13亿吨, 2013年38亿吨.

3.4. 题外话: 房地产带来的碳排放.

我们把宝贵的煤炭矿物挖出来, 消耗大量钢筋水泥.

盖一大堆没人住的空楼.

楼房也有寿命限制, 一百年后拆除的废料处理也是问题.

单纯的刷经济行为.

但是想要停止这样的行为, 需要有别的行业来补充缺失的经济.

能源行业是否可取而代之?

4. 汽车能源形式带来的经验

4.1. 燃油车在过去战胜电车的重要原因: 液体储能的天生优势

液体燃料同体积能量密度大: 汽车关注体积能量密度, 而非重量.

在同体积的标准下:

每立方米氢气只有3.2kwh能量, 天然气为10kwh, 铅酸电池90kwh, 锂电池300kwh.

汽油8600kwh, 柴油9600kwh.

甲醇4000kwh.

电池研究一百年, 体积能量密度仍然不足液体能源的零头.

液体便于管道运输和海运. 船运液体, 世界上任意两个码头之间的运输费用不会超过1美分/升.

开发出来直接用管道传导码头, 码头直接拉走.

传输过程的消耗只有船的折旧和油耗.

世界上就算只有一个地方能产油, 也能让全世界都用上价格能够接受的石油.

液体加注设施成熟.
液体便于长期储存.

4.2. 氢能源的问题

理论优势明显, 但推广可能性低

体积能量密度小, 分子小需要高压存储, 极低爆炸极限, 是科学研究也无法改变的事实.

优势

燃料电池通过化学反应发电, 效率远胜内燃机.
无碳排放, 反应产物为水.
氢来源丰富.

劣势:

储氢运氢成本高.

体积能量密度最小, 储罐压力需要高达70MPA.

存罐和运输管路都需要特殊材料防止侵蚀泄漏

安全隐患大

储罐加高压就容易泄漏.

封闭空间内爆炸极限低至4%.

已建成的地下停车场都需要特殊改造.

加氢站成本

一个加氢站建设成本约2000万元, 5亩地.

4.3 理想的能源载体是怎样的

体积能量密度大.
运输/管路输送方便
可以长期储存

氢气一条都不满足, 电容易输送不好储存.

只有液体, 能够满足所有条件.

4.4. 甲醇是最好的能源载体

甲醇可以作为储氢载体, 由1L甲醇可以制取143g氢, 1L液氢只能携带72g氢.

甲醇常温常压下为液体.

5. 最现实的碳中和路径: 绿色甲醇技术

5.1. 太阳能制绿色甲醇解决太阳能储能问题

在太阳能发电时, 用多余电量制氢. 将氢气与碳源结合制备甲醇.

氢的来源的太阳能发电水解, 是完全绿色可再生的.

碳的来源如果选择生物质材料/城市垃圾等, 可以实现100%的可再生.

如果选择煤炭, 将生成的甲醇作为能源, 也能比原本直接烧煤的排放少, 实现66%的可再生.

吉利建设的绿色甲醇工厂, 采取了从其他工厂的废气中获取碳的方式, 实现0排放.

5.2. 绿色甲醇成本低于燃油

当前的加醇站, 在规模远小于加油站的情况下, 已经实现了对燃油的价格优势.

在规模起来之后, 优势将会更加大.

5.3. 代替燃油的可行性

加醇基础设施的建设成本和加油站相比区别不大. 加醇站还可以由加油站改造而成.
醇水运输难度约等于64wt%的酒精, 技术成熟.
停车场可以自建电能制醇系统, 使得加醇桩也许可以像充电桩一样普及.
甲醇汽车已经能够量产(吉利帝豪醇电混动)

5.4. 甲醇供电的可行性

一切油机发电的零散发电场景, 均可替代.
可以实现与风能太阳能互补供电, 甲醇发电能够实现类似气电的灵活调整.

5.5. 甲醇混动上车的经济性

与纯电汽车相比, 能够减少电池成本, 减少车重, 减少快充站建设成本, 电池仅作为发电设备的缓冲池, 减少电池损耗. 众多优势参考现存混动汽车和纯电汽车的对比.
与混动汽车相比, 甲醇价格低于燃油.

6. 其他问题

6.1. 甲醇发电方式的能效问题

甲醇使用点燃式内燃机发电, 能效无法超过40%.

甲醇内燃机无法实现压燃式.

内燃机工作温度上千度, 大量能量以热的形式散失.

甲醇制氢反应温度为290度, 氢发电反应温度只有80度. 这种低温的发电方式能够避免过多能量以热的形式散失.

甲醇制氢后用燃料电池发电是能效高, 大于其他燃料的内燃机发电.

即使甲醇制氢比直接储氢利用率低. 但是甲醇制氢的可靠性大于直接储氢.

绿色甲醇的碳中和路线